Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Hemmstoff als perfekter Imitator

22.06.2012
Warum blockiert ein künstlich hergestellter Stoff ein bestimmtes Enzym, das bei Herzschwäche eine große Rolle spielt?
Forscher der Universität Bonn lüfteten nun zusammen mit ihren US-amerikanischen Kollegen dieses Rätsel. In der Kristallstrukturanalyse zeigte sich, dass die synthetische Substanz perfekt den normalen Partner imitiert und ihn durch stärkeres Anhaften vom Bindungsplatz verdrängt. Die Ergebnisse sind nun im Fachjournal „Structure“ veröffentlicht.

Bei einer Herzmuskelschwäche ist die Pumpfunktion des lebenswichtigen Organs stark vermindert. Eine Ursache kann sein, dass sich die Herzzellen nicht mehr ausreichend stimulieren lassen. Wenn es dann zu körperlicher Anstrengung kommt, geht den Betroffenen rasch die Puste aus, weil das Blut nicht mehr effizient im Körper kreist. Enzyme spielen bei der Signalübertragung im Herzen eine große Rolle. Bei einer Herzinsuffizienz ist die Kinase „GRK2“ hochreguliert. Von ihr wird angenommen, dass sie für das Fortschreiten der Erkrankung mit verantwortlich ist. Deshalb suchen Pharmazeuten nach einem Wirkstoff, der genau diese Kinase GRK2 hemmt.

Wirkstoff soll nur das Enyzm GRK2 hemmen

„Das ist allerdings eine schwieriges Unterfangen“, berichtet Prof. Dr. Günter Mayer, Biochemiker am Life and Medical Sciences-Institut (LIMES) der Universität Bonn. „Praktisch alle in Frage kommenden Hemmstoffe blockieren nicht nur spezifisch GRK2, sondern auch andere Kinasen.“ Die Folgen für den Organismus sind dann unüberschaubar. Ausnahme ist ein selektives RNA-Aptamer, das wie ein Schlüssel ins Schloss exakt zur Bindungsstelle des GRK2 passt. Aptamere sind Abwandlungen der Erbgutsubstanz DNA oder RNA, die ähnlich wie ein Antikörper an Enzyme andocken können. Sie lassen sich in vielen Varianten künstlich im Labor erzeugen. Versteht man die Kinase als Schloss, so lässt sich mit biochemischen Methoden ein Aptamer als genau der passende Schlüssel dazu finden. Einen solchen Kinasehemmer hat das Team von Prof. Mayer bereits im Jahr 2008 hergestellt.

Hemmstoff sieht ganz ähnlich aus wie der normale Bindungspartner

„Wie das Aptamer aussieht und wie es funktioniert, war aber nicht klar“, bringt der Biochemiker die zentrale Frage der Grundlagenforscher auf den Punkt. Zusammen mit Prof. Dr. John J. G. Tesmer von der Universität Michigan in Ann Arbor (USA) gingen die Wissenschaftler um Prof. Mayer der Struktur des kinasehemmenden Aptamers mit kristallografischen Methoden auf den Grund. „Nun ist klar, warum das Aptamer so spezifisch die GRK2-Kinase hemmt“, sagt der Bonner Bochemiker. „In der Kristallstrukturanalyse zeigte sich, dass das Aptamer den normalen Bindungspartner Adenosintriphosphat täuschend echt imitiert.“ Darüber hinaus bilden sich weitere spezifische Kontakte, welche die Kinase in einer bestimmten, inaktiven räumlichen Anordnung fixieren. Dadurch haftet der Hemmstoff sehr stark an dem Enzym und verdrängt den natürlichen Bindungspartner.

Ansatz für neue Therapien

Die Wissenschaftler wollen nun den Kinasehemmer als synthetischen Wirkstoff nachbauen. „Wird GRK2 blockiert, kommt es absehbar zu einer besseren Stimulation der Herzmuskelzellen“, sagt Prof. Mayer. Die Wissenschaftler hoffen, dass es dann auch zu einer Besserung der Herzinsuffizienz kommt. Allerdings müssen hierfür noch Varianten des Aptamers entwickelt werden, weil es in der vorliegenden Form nicht die Zellmembran passieren kann. „Allerdings kann die chemische und strukturelle Information, die in der Aptamerstruktur gespeichert ist, in eine niedermolekulare Struktur umgewandelt und dieses Molekül dann in Tierversuchen erprobt werden“, berichtet Prof. Mayer.

Publikation: Molecular Mechanism for Inhibition of G Protein-Coupled Receptor Kinase 2 by a Selective RNA Aptamer, Fachjournal „Structure“, DOI: 10.1016/j.str.2012.05.002

Kontakt:

Prof. Dr. Günter Mayer
LIMES-Institut der Universität Bonn
Tel. 0228/734808
E-Mail: gmayer@uni-bonn.de

Johannes Seiler | idw
Weitere Informationen:
http://www.uni-bonn.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie